EP0921496B1 - Bildverarbeitungsverfahren bei dem das Rauschen vom Signal abhängt - Google Patents

Bildverarbeitungsverfahren bei dem das Rauschen vom Signal abhängt Download PDF

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EP0921496B1
EP0921496B1 EP98204106A EP98204106A EP0921496B1 EP 0921496 B1 EP0921496 B1 EP 0921496B1 EP 98204106 A EP98204106 A EP 98204106A EP 98204106 A EP98204106 A EP 98204106A EP 0921496 B1 EP0921496 B1 EP 0921496B1
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EP
European Patent Office
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noise
image
determination
intensity
qmk
Prior art date
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Application number
EP98204106A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0921496A1 (de
Inventor
Raoul Societe Civile S.P.I.D. Florent
Sherif Societe Civile S.P.I.D. Makram-Ebeid
Christel Societe Civile S.P.I.D. Soyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration by the use of local operators

Definitions

  • the invention relates to an image processing method for determining a noise curve relating to an image, comprising an acquisition an image formed of pixels having an intensity including a signal component and a noise component dependent on the signal.
  • the invention also relates to a image processing method for reducing the noise of an image and an apparatus medical imaging system having a system for carrying out such a method.
  • the invention finds its application in particular in a system X-ray medical imaging.
  • the noise depends on the signal. This means that the noise level is not the same in the zones dark and in the light areas of the image.
  • the noise can be defined on the one hand by a value called the noise standard deviation from the noise average (standard deviation). This standard deviation of the noise can be represented on the other hand according to the signal by a curve called noise curve (Noise Curve).
  • noise curve Noise Curve
  • a noise is linked to a probability density on intensity levels. In video, the density of probability is that of a Gaussian noise which is an electronic noise independent of the signal.
  • the noise curve representative of the standard deviation of noise as a function of signal is then a constant.
  • the probability density is that of a fish noise that comes from a quantum noise and this quantum noise depends on signal.
  • the noise curve representative of the standard deviation of noise as a function of signal in the case of fish noise is normally linear and increasing.
  • a problem is that in X-ray systems are devices electronic devices that change the shape of these noise curves.
  • the noise curve in the case of fish noise is generally not linear and not constantly growing. It is not that of a real fishish noise because the noise is passed to through the entire electronic chain. This noise curve must therefore be determined in each case.
  • the method according to the invention has the advantage that it is usable both for the estimation of a quantum noise and for the estimation of a noise electronic, that is to say for the estimation of a Poisson noise as for the estimate of a Gaussian noise. Another advantage is that this process can be put implemented in real time.
  • An image processing method for reducing noise in a image includes the implementation of such a method of determining the curve noise of an image to evaluate the noise in the image to be processed or in a sequence of images.
  • a medical imaging device having means to reduce the noise in a noisy digital medical image, includes a system of acquiring an image formed of pixels having an intensity including a signal component and a noise component, and a processing system image that has access to image data and an image display system and which comprises a microprocessor for implementing such a method of reducing the noise of an image or a sequence of images.
  • the principle of the method according to the invention is based on the additivity property of the variance of the noise or more precisely on a growth property of standard deviation.
  • S (B + Sg) the standard deviation of the noise plus signal
  • S (B) the standard deviation of the noise plus signal
  • the signal Sg is mainly constituted by object edges.
  • the bottom 20 basically shows noise B.
  • This kind of known method includes : the detection of the edges then the extraction of the edges.
  • Such a known method has many disadvantages. Indeed, it is difficult to estimate the edges and detect them for sure. As a result, it is difficult to to extract because either one extracts too much information, or one extracts not enough.
  • deleting the edges changes the probability density of the noise. What fact that, after the extraction of the edges, the estimate of the noise is biased by this action.
  • the signal and the noise are separated statistically.
  • the method can therefore be applied to the reduction of noise in an X-ray image.
  • the noise derived from the NC curve is extracted from the intensity of each pixel.
  • the noise does not vary much, noise extraction can be updated for example every 10 images or every second, which allows to form a sequence of images. de-tagged images that can be examined in real time by means of a display device 7.
  • an imaging apparatus includes a digitized radiography system having means for implement the noise reduction method described above.
  • This device includes an X-ray source 1, a table 2 for receiving the patient, a X-ray receiving device having passed through the patient, and in particular a image intensifier device 3 coupled to a video tube 4 which provides data to an image processing system 5 comprising a microprocessor.
  • the latter includes several outputs including an output 6 coupled to a monitor 7 for viewing processed or processed images, or sequences of images.
  • the scanned X-ray image can contain 512 x 512 or 1024 x 1024 pixels encoded on 8 bits or 10 bits. Each pixel can thus be assigned a among 256 or 1024 intensity levels. For example, dark regions have a low intensity level, and the bright areas of the image have a level of intensity Student.
  • the scanned image can be obtained in fluoroscopic mode.
  • the invention can find its application particularly in image processing arteriography.
  • the digital image processing according to the method described above is implemented in its various stages and operations in the system.
  • data can be stored in a not shown memory area. of the recording means not shown can be further used.

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Claims (10)

  1. Bildverarbeitungsverfahren zur Bestimmung einer Rauschkurve (NC) in Bezug auf ein Bild mit:
    Einer Aufnahme (100) eines aus Pixeln gebildeten Bildes (J0) mit einer eine signalabhängigen Signalkomponente und Rauschkomponente einschließenden Intensität,
    einer Aufteilung (101) der gesamten Intensitätsebenen des Bildes in Bänder (QMk) mit grundsätzlich einheitlichen Intensitätsebenen (Mk),
    einer Bestimmung (111) einer Vielzahl von statistischen Gesetzen (f) zur Verbindung der Verteilungen (Hk) der Rauschabweichungen auf Rauschabweichungsniveaus (QSk) mit Intensitäten in den besagten Bändern (QMk),
    einer Bestimmung (114)auf der Grundlage der statistischen Gesetze (f) einer Vielzahl von Standardabweichungen des Rauschens (SBk) unter Berücksichtigung der grundsätzlich einheitlichen Intensitätsebenen (Mk) des Bildes, und,
    einer Bestimmung (120) der Rauschkurve (NC) des Bildes als ein statistisches Gesetz (g) der Variationen der Standardabweichungen des Rauschen (SBk) unter Berücksichtigung der besagten Intensitätsebenen (Mk) des Bildes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das enthält:
    Eine Definition (110) statistischer Parameter (Hk), wobei einer der besagten statistischen Parameter eine Aufzählung von Pixeln mit grundsätzlich einem selben Rauschabweichungsniveau (QSk) hinsichtlich der Intensitätsebene eines Bands (QMk) des Bildes darstellt,
    eine Bestimmung (111) der besagten Vielzahl von statistischen Verteilungsgesetzen als Relationen (f), die respektive statistische Parameter (Ilk) mit Rauschabweichungsniveaus (QSk) für jedes Band (QMk) verbinden, und, für jedes dieser statistischen Gesetze, eine Bestimmung (112) eines maximalen statistischen Parameters (HMax), verbunden mit einer entsprechenden spezifischen Rauschabweichung (SkMax),
    eine Bestimmung (113,114) für jede der spezifischen Rauschabweichungen (SkMax) einer Standard-Rauschabweichung (SBk) in Entsprechung mit einer grundsätzlich einheitlichen Intensitätsebene (Mk) eines Bands (QMk), und eine Bestimmung (120) der Rauschkurve (NC) als eine Relation (g) zur Verbindung der Standardabweichungen des Rauschen (SBk) mit den besagten Intensitätsebenen (Mk) der Bänder (QMk).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, mit zur Bestimmung der Bänder der Intensitätsebenen und der Rauschabweichungsniveaus:
    Einer Bestimmung (102) von Pixeln von Interesse (Pk) im Bild mit einer Adresse (k∈ [1,K]),
    einer Bestimmung (103) einer Umgebung (Vk) mit einer Anzahl von Pixeln, die ein Pixel von Interesse (Pk) umgeben, sowie dieses Pixel von Interesse,
    einer Abtastung (104) des Bildes entlang der mit ihrer Umgebung (Vk) versehenen Pixel von Interesse (Pk) mit der Bezeichnung laufende Pixel,
    einer Bestimmung (105) eines Durchschnittswerts der Intensität (Mk) in der Umgebung (Vk), zugeteilt an das laufende Pixel (Pk),
    einer Bestimmung (106) der Rauschabweichung (Sk), die dem besagten Intensitätsdurchschnitt (Mk) entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das zur Bestimmung der statistischen Parameter (Hk) außerdem enthält:
    Eine Aufgliederung (107,108) der lokalen durchschnittlichen Intensitätswerte (QMk) und der entsprechenden Rauschabweichungen (QSk),
    einen Aufbau (110) eines Histogramms als ein zweidimensionales Bild, dessen Punkte die statistischen Parameter (Hk) sind, deren Koordinaten einerseits die diskretisierten lokalen Durchschnitte (QMk) und andererseits die diskretisierten Rauschabweichungen (QSk) sind und deren variable Dimension in diesen Koordinaten der Aufzählung (Hk) der Pixel mit einem bestimmten diskreten lokalen Durchschnitt und einer entsprechenden diskretisierten Standard-Rauschabweichung entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, mit außerdem der Bestimmung (111) der statistischen Gesetze auf der Grundlage des Histogramms als eine Relation (f) zwischen den Werten der statistischen Parameter (Hk) und der diskretisierten Rauschabweichungen (QSk) für jeden diskreten lokalen Intensitätswert (QMk).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das enthält:
    Eine Bestimmung (114) der nicht diskretisierten Werte (SBk) mit der Bezeichnung Standardabweichungen des Rauschen, die den spezifischen diskretisierten Rauschabweichungen (QSkMax) entsprechen,
    und eine Bestimmung der nicht diskretisierten Werte der entsprechenden Intensitätsebenen (Mk).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der lokale Intensitätsdurchschnitt mit einer Berechnung gemäß der Relation erhalten wird:
    Figure 00140001
    und die Standardabweichung des verbundenen Rauschen wird mit einer Berechnung gemäß der Relation erhalten: Sk= 1 N ΣMk-Ij 2
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der lokale Intensitätsdurchschnitt und die verbundene Standardabweichung des Rauschen respektive mit den Berechnungen der vereinfachten Relationen erhalten werden: Mk=Ck und
    Figure 00140002
  9. Bildverarbeitungsverfahren zur Verminderung des Rauschens in einem Bild, mit der Umsetzung eines Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bewertung des Rauschens im zu verarbeitende Bild oder in einer Bildsequenz vor dessen Verminderung.
  10. Medizinisches Bildgebungsgerät mit Mitteln zur Verminderung des Rauschen in einem verrauschten digitalen medizinischen Bild, mit einem System zur Aufnahme eines aus Pixeln mit einer Intensität, die eine Signalkomponente und eine Rauschkomponente einschließt, gebildeten Bildes, und einem Bildverarbeitungssystem, welches Zugriff auf die Daten des Bildes und auf ein Bildanzeigesystem hat, und das einen Mikroprozessor zur Umsetzung eines Verfahrens nach Anspruch 9 beinhaltet.
EP98204106A 1997-12-09 1998-12-03 Bildverarbeitungsverfahren bei dem das Rauschen vom Signal abhängt Expired - Lifetime EP0921496B1 (de)

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FR9715566 1997-12-09
FR9715566A FR2772225A1 (fr) 1997-12-09 1997-12-09 Procede de traitement d'une image ou le bruit depend du signal

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EP0921496A1 EP0921496A1 (de) 1999-06-09
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